CN101529941A - 用于估计无线通信网络中接入点的位置的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种用于估计无线通信网络中接入点的位置的方法。用于将无线网络连接到核心网络的接入点配备有用户设备模块-UE模块。UE模块被用于例如在触发事件时对接入点的周围环境进行扫描以识别相邻无线电基站。接入点然后创建包括与相邻无线电基站相关的信息的相邻列表。接入点将相邻列表转发到网络控制节点,其中网络控制节点使用相邻列表中的信息来估计接入点的位置。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信网络,尤其涉及用于估计无线通信网络中接入点的位置的方法和设备。
背景技术
本发明涉及无线通信网络。在这样的网络中,所述网络所要覆盖的地理区域被划分为多个小区,每个小区都由节点来控制。在现有网络中,节点由无线电基站(RBS)或3GPP规范中所称的节点B来表示。去往或来自小区中的移动终端的通信经由节点在分配给小区的一个或多个频道上进行。宽带码分多址网络(WCDMA)中的无线电基站是无线电接入网络(RAN)的一部分。
小区可以是不同类型。例如,宏小区(macro cell)在网络中被用来提供大的区域覆盖。微小区(micro cell)在许多网络中被用来增加容量。在一个宏小区覆盖区域内可能有一个或多个微小区。
分层蜂窝通信系统采用不同大小的小区来提供宽覆盖的基础服务(宏小区)以及较小区域中的高质量高容量无线电覆盖(微小区)这二者。微小区在特定区域中是有用的。例如,微小区可以被定位来为宏小区内的集中业务量的区域服务或提供高数据速率的服务。微小区使用低高度天线和低基站发射功率,这引起了小型小区和短的频率再用距离,由此增加了容量。较小小区的其他好处包括就用户而言更长的通话时间(电池寿命时间),原因在于移动台可能会使用实质上比与可能更远的较大宏小区中的基站进行通信的情况更低的上行链路发射功率来与微小区无线电基站(RBS)进行通信。
在分层小区结构(HCS)中,宏小区和微小区通常有所重叠来处理不同的业务模式或无线电环境。微小区基站可以经由数字传输线路而连接到宏小区基站,或者微小区基站可以被看作像宏小区一样并且直接连接到基站控制器节点。这样的控制节点是公知的全球移动通信(GSM)系统中的基站控制器(BSC)或者第三代宽带码分多址(WCDMA)系统中的无线电网络控制器(RNC)。与宏小区和微小区相关的更多信息参见WO2005057975。
移动通信网络随着新小区被引入网络而快速发展。基站的地理位置当前在控制节点中手工进行配置。然而,在终端用户安装他们自己的归属RBS时,当前手工配置位置的方式并不适用归属RBS的情形。终端用户还能够在移动到新的位置或者访问新的位置(房屋、城市等)时移动归属RBS,而没有操作者(operator)能够对此进行控制,或者在许多情况下,没有操作者愿意对此进行控制。这意味着无论归属RBS在何处安装并连接到新位置中的RNC,都将需要更新地理数据。
现有许多用于对基站或移动台进行定位的系统。专利文献US20030148774涉及一种电信系统以及供在电信系统中使用的方法。所述电信系统包括多个服务区域,每个服务区域通过服务区域标识符来标识。依据所述方法,请求与移动台相关联的服务区域标识符。当接收到所述请求时,从多个可能的服务区域标识符中选择一个服务区域标识符。使用预定义的用于选择服务区域标识符的规则来进行选择。然后根据所选择的服务区域标识符来提供与移动台相关联的位置信息。
在专利文献US2005113117中,描述了一种蜂窝通信网络,其中例如由发射器将包括虚拟基站标识数据的附加控制信号从明确定义的(well defined)位置分发到无线电系统中。由于在每个虚拟基站标识数据与从其进行传送的位置之间存在连接,所以移动终端能够根据常规过程使用所述信息来改进其位置估计。由此无需对移动终端进行修改。移动终端无法使用虚拟基站标识数据连接到通信系统,原因在于该数据只是意在用于位置估计的用途。以这样的方式,能够非常简单且廉价地制成用于提供改进位置估计所需的附加信息的设备。
其他系统使用全球定位系统(GPS)接收器来确定无线电基站或移动台的位置。GPS接收器具有与其相关的两个不同的问题。首先,它明显增加了归属RBS的成本。其次,正常情况下,GPS由于卫星信号弱而不会在室内良好地工作。
发明内容
因此,本发明的目标是提供一种新的自动机制,其用于每当毫微微(Femto)RBS安装在一个位置(地理区域)处或者从该位置移动并安装在另一位置处的时候获取接入点或毫微微RBS、小型区域RBS的位置。本发明的目标还在于在无线通信网络中提供这样的机制,其中接入点的数目快速增加且其中接入点由终端用户进行安装和移动。
在本发明进一步的实施例中,公开了一种用于估计无线通信网络中接入点的位置的方法。用于将无线网络连接到核心网络的接入点配备有用户设备模块-UE模块。UE模块被用于例如在触发事件时对接入点的周围环境进行扫描以识别相邻无线电基站。接入点然后创建包括与相邻无线电基站相关的信息的相邻列表(neighbour list)。无线电基站是宏RBS和/或毫微微RBS。在接入点与网络控制节点之间建立连接。接入点将相邻列表转发到网络控制节点,其中网络控制节点使用相邻列表中的信息来估计接入点的位置。
在本发明的又另一个实施例中,描述了一种接入点。所述接入点被用于将无线网络连接到核心网络,并且其中所述接入点配备有用户设备模块-UE模块。UE模块被用于对接入点的周围环境进行扫描以识别相邻无线电基站。UE模块然后从相邻无线电基站接收信息,并且所述信息将被存储并用于估计接入点的位置。接入点中的相邻列表管理器被用于创建包括与相邻无线电基站相关的信息的相邻列表。接入点进一步包括连接建立设备,其用于在接入点与网络控制节点之间建立连接,并且用于将相邻列表从接入点转发到网络控制节点。网络控制节点使用相邻列表中的信息来估计接入点的位置。
在本发明的又另一个实施例中,描述了一种网络控制节点。所述网络控制节点包括连接建立设备,其用于在网络控制节点与接入点之间建立连接并且用于从接入点接收相邻列表。所述相邻列表包括与接入点的周围环境中的相邻无线电基站相关的信息。网络控制节点进一步包括数据库,所述数据库包括与网络控制节点所覆盖的区域中的无线电基站相关的信息。估计设备被用来根据从相邻列表所获取的信息和在数据库中所存储的信息对接入点的位置进行估计和自动更新。
附图简述
图1是图示出本发明实施例的框图;
图2是图示出本发明的用于执行位置估计的实施例的信号图;
图3是图示出本发明的用于执行位置估计的另一实施例的信号图;
图4是图示出依据本发明实施例的方法的流程图;
图5是图示出依据本发明实施例的接入点和网络控制节点的框图。
详细描述
发明人进行了调查研究来找出为使用小型无线电基站(RBS)的有限数量的用户提供具有3G覆盖的归属或小型区域的可能方式。这种小型区域的无线电基站在这里被称作归属3G接入点(H3GAP)或毫微微RBS。H3GAP主要针对私人住宅和小型办公室部分,并且一个好处在于无需进行替代性的接入技术研究或手持机中的WLAN/UMA/GAN,原因在于任何现有的3G电话都会在这样的环境中工作。3G标准的示例为宽带码分多址(WCDMA)、CDMA2000和时分-同步码分多址(TD-SCDMA)。
本文中所描述的发明主要涉及使用WCDMA的情形,但是其也能够在其他情形中使用。例如,可以针对GSM、CDMA2000或TD-SCDMA开发类似的解决方案。在这里的描述中,WCDMA的情形主要被用来获得更为简洁的公开以及对本发明更好的理解。
H3GAP为终端用户提供了正常的WCDMA覆盖并且使用某种基于IP的传输而连接到无线电网络控制器(RNC)。所提供的覆盖区域被称作毫微微小区以指示所述覆盖区域与宏小区的区域相比相对较小。基于IP的传输的一种替换方案是使用固定的宽带接入(例如xDSL、线缆等)将H3GAP连接到RNC。另一种替换方案将是使用移动宽带接入,例如Wimax、HSDPA和增强型上行链路。H3GAP由终端用户以即插即用的方式进行安装和管理,这为这样的系统产生了特殊需求。
图1是根据本发明实施例的、图示出包括归属3G接入点的WCDMA网络的框图。无线通信网络1包括使用标准Iu接口连接到无线电网络控制器RNC 3的核心网络(CN)2。可替换地,RNC为宏RNC和/或毫微微RNC。RNC控制所有连接到RNC的无线电基站,包括宏无线电基站和毫微微无线电基站这二者。图中,RNC 3连接到一个或多个宏RBS 4以及属于毫微微RBS群组5的一个或多个毫微微RBS 6。毫微微RBS与RNC之间的接口是Iub+接口或扩展Iub接口。Iub+接口类似于Iub接口,但是被修改以用于传送附加信息。可替换地使用新的协议来传送这样的附加信息。所述接口使用在毫微微RBS和RNC之间提供IP连接的IP网络进行传输。由于该IP网络可以包括无保护的IP网络,所以RNC与毫微微RBS之间的安全机制被包括在内。RNC 3和宏RBS 4之间的通信是基于IP和基于IP/ATM的,并且接口是Iub。宏RBS 4充当用于宏小区7内的一个或多个移动设备9的接入点。毫微微RBS群组5充当用于毫微微小区8内的移动设备的接入点。为了简单起见,仅在图1中描绘了一个宏小区7。而且,宏RBS 4被连接到一个或多个RNC 3。
在本发明的另一个实施例中,CN 2也可能连接到两个RNC,即图中虚线标出的宏RNC 11和毫微微RNC 10。宏RNC 11控制宏无线电基站4-宏RBS 4,并且毫微微RNC 10控制以虚线标出的毫微微RBS6-H3GAP。如果需要,宏RNC 11和毫微微RNC 10会交换与接入点6有关的信息。操作支持系统(OSS)12通常执行对接入点和宏RBS的管理。毫微微RBS管理器13(也被称作H3GAP管理器)负责管理毫微微RBS。OSS和毫微微RBS管理器是独立的节点或者其他节点(如RNC3和CN 2)的部分。OSS和毫微微RBS管理器也可能是网络1中的分布式程序。当移动用户处于毫微微RBS 6的到达范围(reach)之内时,用于移动用户的接入点是毫微微RBS 6。当用户离开毫微微RBS 6的到达范围时,则接入点变为新的毫微微RBS 6和宏RBS 4。
因此,发明人意识到当存在大量接入点时(如新提出的H3G系统中)将会存在保持接入点的准确位置的问题,因此他们提出了依据本发明的解决方案来避免和至少缓解这样的问题。本发明的实施例使得对接入点的位置进行自动估计并且保持准确位置数据成为可能。位置信息在例如紧急呼叫的情况下使用。
图2是图示出本发明实施例的用于估计包括大量接入点(AP)的无线通信网络中的AP位置的信号图。所述信号图图示出以下步骤:
1.毫微微RBS最初加电。这是当毫微微RBS首次投入使用时或者在毫微微RBS已经移动到另一位置之后的情况。当然,毫微微RBS能够象之前一样在相同的位置打开电源或关闭电源。当被加电时,毫微微RBS执行对于该节点类型所定义的加电活动,这是由节点提供商预定义和设置的。作为加电的一部分,毫微微RBS动态建立地址标识符以用于控制网络中心节点,或者毫微微RBS已经被预先配置有与中心节点相关的地址信息。
2.作为毫微微RBS加电序列的一部分,毫微微RBS中的WCDMA用户模块-WCDMA UE对周围的WCDMA环境宏覆盖进行扫描以找出哪些宏WCDMA基站(或更准确来说,哪些WCDMA宏小区)存在于当前位置。关于这些宏小区基站的信息以及相关信息被获取。所述信息与以下项目中的一个或多个相关:频率、扰码(scrambling code)、公共陆地移动网络标识符(PLMN-ID)、位置区域码(LAC)、路由区域码(RAC)、小区标识(CI)以及(如果可用的)参考位置(纬度/经度)。
除此之外或与之结合,毫微微RBS以与UE在宏WCDMA情形下测量相邻小区类似的方式对所有找到的小区执行信号强度测量。而且,关于所使用的发射功率的信息被获取。
还要注意的是,在一些情况下,如果毫微微RBS无法区分这些小区和宏小区,则在该步骤期间会找到一些毫微微小区。
3.在步骤2中找到的所有小区和所有相关信息被添加到被称为毫微微RBS检得相邻列表(毫微微RBS_DNL)的列表中。
4.当在毫微微RBS中构建毫微微RBS_DNL时,毫微微RBS建立到毫微微RNC的连接。
5.毫微微RBS_DNL被报告给毫微微RNC。如果毫微微RBS_DNL包含与所识别的毫微微小区相关的信息,则毫微微RNC能够从所述列表中除去这些小区。
6.毫微微RNC使用所接收的信息(即,毫微微RBS_DNL)来确定毫微微RBS的大致(approximate)位置。此外,毫微微RNC在确定毫微微RBS位置时使用为所听到的宏小区所配置的地理信息。
在毫微微RBS和宏RBS由相同的RNC来控制的情况下,所报告的用于宏小区的PLMN-ID、RAC、LAC和CI将被用来找出哪个宏RBS控制宏小区并且找出可能为该宏RBS配置的地理位置。
7.在(RNC内部或外部的)数据库中存储/更新毫微微RBS的位置。在该示例中,数据库是集中式的并且被称为归属3G接入数据库(H3GADB)。
在如图1所示的毫微微RBS 6和宏RBS 4由不同的RNC来控制的情况下,控制毫微微RBS的毫微微RNC并不在其自己数据中存储用于宏RBS的地理位置,例如经度/纬度。因此,在图3中引入新的步骤6至步骤10。没有宏RBS的位置信息,毫微微RBS将无法根据宏RBS的位置来估计毫微微RBS的位置。
步骤1-5参见以上对图2的描述。
6.毫微微RNC针对为从毫微微RBS_DNL获取的宏小区服务的匹配宏RNC而检测其内部数据库。
7.毫微微RNC向所识别的宏RNC请求宏小区的位置。
8.毫微微RNC然后从宏RNC接收宏小区的位置。
9.毫微微RNC使用从宏RNC接收到的位置信息以及来自毫微微RBS_DNL的附加信息来确定毫微微RBS的大致位置。
10.在(RNC内部或外部的)数据库中存储毫微微RBS的估计位置。在该示例中,所述数据库是集中式的并且被称为归属3G接入数据库(H3GA DB)。
在本发明的另一实施例中,在由毫微微RNC访问的中央数据库中(例如,在H3GA DB中)存储宏RBS的地理位置。而且在这种情况下,所报告的用于宏小区的PLMN-ID、LAC和CI被用来指出宏RBS。
在本发明的又另一个实施例中,获取发射功率和信号强度并且将其用来计算到所有听到的宏RBS的大致距离。优选地,该计算由毫微微RBS或RNC来执行并且存储在毫微微RBS_DNL中。毫微微RBS能够听到和检测到的宏RBS越多,所执行的位置估计就越准确。
图4是示出依据本发明实施例的方法的流程图。所述方法被用来估计无线通信网络中的AP位置。根据该流程图的AP图示出以下(多个)步骤:
S1.激活引起触发事件的接入点(AP)。所述AP配备有UE模块。AP的激活例如在其移动到新的位置之后或者在首次开启时执行。当然,终端用户能够在任意时刻开启或关闭AP,例如在节省功耗时等。
S2.扫描AP的周围环境来识别相邻小区和/或相邻AP。所述相邻小区是由宏RBS服务的小区。
S3.在AP处创建包括与相邻小区和/或相邻AP相关的信息的相邻列表。该信息与以下项目中的一个或多个相关:频率、扰码、PLMN-ID、纬度/经度、位置区域码(LAC)、小区标识(CI)以及(如果可用的)参考位置、信号强度和发射功率。
S4.在AP与网络控制节点之间建立连接。AP与毫微微RNC之间的连接是基于IP的。
S5.将相邻列表从AP转发到网络控制节点,其中网络控制节点使用相邻列表中的信息来估计AP的位置。
图5是图示出依据本发明实施例的接入点和网络节点的框图。在本发明进一步的实施例中,无线通信网络1包括直接或经由其他网络控制节点相互通信的接入点和网络控制节点。图5仅示出了网络的简化示图,所述网络仅包括一个接入点和一个网络控制节点(即RNC)。在现有网络中,存在由一个或多个RNC进行控制的许多接入点。在图5中,接入点和网络控制节点这二者都被简化并且仅包含与描述本发明相关的部分。
根据图5的接入点20包括用于扫描接入点周围的用户设备模块(UE模块)21。UE模块21扫描和识别小区和为小区服务的相邻区域中的接入点(4,6)。小区(7,8)是由无线电基站(宏RBS 4或毫微微RBS6)服务的区域。所述扫描被自动地执行、周期性地执行或者由终端用户所触发的事件来执行。接入点20还包括用于创建和管理相邻列表的相邻列表管理器22。相邻列表是包括与相邻无线电基站相关的信息的毫微微RBS检得相邻列表(毫微微RBS_DNL)。连接建立设备23被用于在接入点20(即,毫微微RBS)与网络控制节点30之间建立连接并且用于将毫微微RBS_DNL转发到网络控制节点30。网络控制节点30还包括连接建立设备31,其用于连接到接入点20并接收毫微微RBS_DNL。网络控制节点20还包括含有查找表的数据库,具有宏和毫微微RBS信息。数据库32还包括具有宏RNC标识的查找表。网络控制节点30中的估计设备(33)被用于根据从毫微微RBS_DNL和数据库32所获取的信息对接入点20的位置进行估计。如果需要更多关于宏RBS的位置的信息,则网络控制器30检查其查找表来识别能够提供这样的位置信息的服务宏RBS。如图1中那样,图5中的网络控制节点30管理一个或多个接入点5。图5仅示出了以简单方式对本发明进行解释所需的无线通信网络1的部分。
在本发明的另一方面,可以使用系统信息中广播的参考位置作为对接入点(AP)的位置估计的输入。这意味着AP使用在周围WCDMA环境中所听到的位置信息来估计其自己的位置,而不是如之前所描述的从另一节点获取位置信息。以这种方式,位置信息直接由接入点使用,并且不再需要从无线电基站的控制节点、AP或存储位置信息的节点获取位置信息的步骤。所广播的参考信息(例如,纬度/经度)与其他相关数据(例如,信号强度测量结果)一起使用。AP由此能够根据从相邻基站接收的位置信息来估计其自己的位置,并其后利用该信息来更新RNC。优选地,以上所提到的位置估计过程在触发事件时被自动执行。
本领域技术人员将会理解的是,可以在不偏离由所附权利要求所限定的范围的情况下对本发明进行各种修改和改变。
Claims (23)
1.一种用于估计无线通信网络(1)中接入点(20)的位置的方法,所述接入点(20)配备有用户设备模块(21)-UE模块,并且被用于将无线网络(1)连接到核心网络(2),其中所述方法的特征在于包括以下步骤:
-使用UE模块对接入点(20)的周围环境进行扫描以识别相邻无线电基站;
-在接入点(20)处创建包括与相邻无线电基站相关的信息的相邻列表;
-在接入点(20)与网络控制节点(30)之间建立连接;以及
-将相邻列表从接入点(20)转发到网络控制节点(30),其中网络控制节点(30)使用相邻列表中的信息来估计接入点(20)的位置。
2.根据权利要求1所述的方法,其中接入点(20)是为毫微微小区(8)服务的毫微微无线电基站(6)-毫微微RBS。
3.根据权利要求2所述的方法,其中创建相邻列表的步骤包括:毫微微RBS(6)对所有检测到的相邻小区执行信号强度测量并且将所测量的信息包括在相邻列表中。
4.根据权利要求2-3中任一项所述的方法,其中创建相邻列表的步骤包括:毫微微RBS(6)获取与相邻小区发射功率相关的信息并且将所获取的信息包括在相邻列表中。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其中相邻列表中的信息与以下项目中的一个或多个相关:
-小区频率;
-扰码;
-公共陆地移动网络标识符,PLMN-ID;
-位置区域码;
-小区标识;
-参考位置;
-路由区域码(RAC)。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的方法,其中网络控制节点(30)能够确定相邻列表是否包含与毫微微无线电基站(6)和/或宏无线电基站(4)相关的信息,并且仅根据相邻列表的宏无线电基站信息来估计接入点(20)的位置。
7.根据权利要求2-5中任一项所述的方法,其中网络控制节点(30)包括与从相邻列表所获取的信息结合使用来识别无线电基站服务无线电网络控制器(3)-RNC的信息。
8.根据权利要求7所述的方法,其中网络控制节点(30)向无线电基站服务RNC(3)请求并从其接收与相邻列表中的无线电基站相关的位置信息。
9.根据权利要求5所述的方法,其中毫微微RBS(6)经由至少一个毫微微无线电网络控制器(10)-毫微微RNC而连接到核心网络(2)。
10.根据权利要求9所述的方法,其中接入点(6)与毫微微无线电网络控制器(10)-毫微微RNC之间的连接是基于网际协议(IP)的连接。
11.根据权利要求1所述的方法,其中当加电时,接入点(6)自动地:
-扫描周围环境;
-向网络控制节点进行登记;
-创建相邻列表;以及
-下载配置数据。
12.一种无线通信网络(1)中的接入点(20),所述接入点(20)被用于将无线网络(8)连接到核心网络(2),其中所述接入点的特征在于包括以下部件:
-用户设备模块(21)-UE模块,其用于对接入点(20)的周围环境进行扫描以识别相邻无线电基站,并且其中UE模块从所识别的为相邻小区服务的相邻基站接收信息;
-相邻列表管理器(22),其用于创建包括与相邻无线电基站相关的信息的相邻列表;以及
-连接建立设备(23),其用于在接入点(20)与网络控制节点(30)之间建立连接,并且用于将相邻列表从接入点(20)转发到网络控制节点(30),其中网络控制节点(30)使用相邻列表中的信息来估计接入点(20)的位置。
13.根据权利要求12所述的接入点(20),其中接入点(20)是为毫微微小区(8)服务的毫微微无线电基站(6)-毫微微RBS。
14.根据权利要求12所述的接入点(20),其中当加电时,接入点(20)自动地:
-扫描周围环境;
-向网络控制节点(30)进行登记;
-创建相邻列表;以及
-下载配置数据。
15.根据权利要求12所述的接入点(20),其中相邻列表中的信息与以下项目中的一个或多个相关:
-小区频率;
-扰码;
-公共陆地移动网络标识符PLMN-ID;
-位置区域码;
-小区标识;
-参考位置;
-路由区域码(RAC);
-相邻小区发射功率
-为所有检测到的相邻小区所测量的信号强度。
16.一种无线通信网络(1)中的网络控制节点(30),所述网络控制节点(30)的特征在于包括以下部件:
-连接建立设备(31),其用于在网络控制节点(30)与接入点(20)之间建立连接,并且用于从接入点(20)接收相邻列表,所述相邻列表包括与接入点(20)的周围环境中的相邻无线电基站相关的信息;
-数据库(32),其包括与网络控制节点(30)所覆盖的区域中的无线电基站相关的信息;
-估计设备(33),其用于根据相邻列表中的信息和数据库(32)中的信息来估计接入点(20)的位置。
17.根据权利要求16所述的网络控制节点(30),其中接入点(20)是毫微微无线电基站(6)-毫微微RBS,并且相邻无线电基站是宏无线电基站(4)-宏RBS或毫微微RBS(6)。
18.根据权利要求17所述的网络控制节点(30),其中网络控制节点(30)能够确定相邻列表是否包含与毫微微小区(8)和/或宏小区(7)相关的信息,并且仅根据相邻列表的宏小区(7)信息来估计接入点(6)的位置。
19.根据权利要求16所述的网络控制节点(30),其中网络控制节点数据库(32)包括与从相邻列表获取的信息结合使用来识别无线电基站服务无线电网络控制器(3)-RNC的信息。
20.根据权利要求19所述的网络控制节点(30),其中网络控制节点(30)向无线电基站服务RNC请求并从其接收与相邻列表中的无线电基站相关的位置信息。
21.根据权利要求16所述的网络控制节点(30),其中网络控制节点(30)是毫微微无线电网络控制器(10)-毫微微RNC或毫微微RNC的一部分。
22.根据权利要求16所述的网络控制节点(30),其中网络控制节点(30)自动更新接入点(20)的估计位置并且将接入点(6)的估计位置存储在数据库(33)中。
23.根据权利要求17所述的网络控制节点(30),其中当需要时,例如在警报信号的情况下,获取在网络控制节点中存储并自动更新的接入点(20)的位置信息。
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